DE2925588C2

DE2925588C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten einer Bahn

Info

Publication number: DE2925588C2
Application number: DE2925588A
Authority: DE
Inventors: Hiroki Minami Ashigara Kanagawa Saito
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1978-06-26
Filing date: 1979-06-25
Publication date: 1984-09-20
Also published as: GB2029733B; GB2029733A; US4265941A; DE2925588A1; JPS5927232B2; JPS553860A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung /um Aufbringen eines verflüssigten Beschichlungsmaterials auf einen bandförmigen flexiblen Träger (nachfolgend als »Hahn« bezeichnet) in Eorm einer Schicht.
Eines der in großem Umfange angewendeten bekannten Verfahren auf dem Gebiet des Aufbringet» einer verflüssigten Bcschichiungsmischung (nachfolgend als »Beschichtungslliissigkeil« bezeichnet) in Form einer Schicht auf eine Bahn ist ein Mehrschichien-Gleit-Tropfen- b/w. -Raupenhesehichlungsvcrfahrcn. wie es in der US-Patentschrift 2761 791 beschrieben ist. Bei diesem Verfahren wird eine Vielzahl von Beschichtungstlüssigkcitcn. die entlang einer Vielzahl von schrägen Flächen laufen, in Form einer Schicht auf eine laufende Bahn aufgebracht mittels eines Tropfens bzw. einer Raupe, der b/w. die an der Stelle entsteht, wo die Flüssigkeiten die Bahn berühren.

5ii Bei diesem Verfahren ist es wesentlich, den Tropfen bzw. die Raupe stabil /u hallen, um die Bahn in zufriedenstellender Weise mit den Flüssigkeiten zu beschichten. Wenn jedoch die Beschichlungsgeschwindigkeit erhöht wird, ist es schwierig, den Tropfen bzw. die Raupe stabil zu halten.

Aus der US-Patentschrift 2681 294 ist es bekannt, daß der Tropfen b/w. die Raupe in vorteilhafter Weise dadurch stabil gehalten werden kann, daß man auf einer Seile des Tropfens bzw. der Raupe (stromaufwärts in der Laufrichtung der Bahn betrachtet) einen verringerten Druck erzeugt, um eine Differenz /wischen den Drucken auf den beiden Oberflächen des Tropfens b/w. der Raupe /u erzielen. Die Instabilität des Tropfens bzw. der Raupe kann jedoch nicht durch bloßes Lösen der Probleme, welche die Laufrichtung der Bahn und die Druckdifferenz zwischen den oberen und unleren Oberflächen des Tropfens bzw. der Raupe betreffen, eliminiert werden. Das heißt, der Tropfen bzw. die Raupe können nicht stabil gehalten werden, ohne daß gleichzeitig auch das Problem des

(.Ii dreidimensionalen Ausgleichs einschließlich der Stabilität des Tropfens bzw. der Raupe in Richtung der Breite des Tropfens b/w. der Raupe (die gleiche wie die Richtung der Breite der Bahn) gelöst wird.

Versuche haben gezeigt, daß in vielen Fällen ein Brechen des Tropfens bzw. der Raupe an seinen bzw ihren Randabschniiten beginni. Daher muß dieses Problem vor Erhöhung der Beschiehtungsgeschwindigkeit gelöst werden.

ίο Aufgabe der \ οι lieüeiulen Frllndung ist es daher, die Neigung der seitlichen Randabschnilte des Tropfens, in der Breite zu schrumpfen, zu verringern und die Aufrecherhaltung einer stabilen Tropfeuheschiehlung. selbst beim A ti !bringen einer dünnen Schicht mn hoher (ieschwiiuligkeit. zu ermöglichen, lernei soll eine wirksame und kostengünstige Vorrichiiing zum Beschichten einer Bahn vorgesehen werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Verfahren /um Beschichten einer Bahn mittels eines Tropfens b/.w. :iner Raupe eines Beschichtungsmaterials. bei dem man das Beschichiungsmaterial auf die Bahn zur Erzeugung ^ines Tropfens bzw. einer Raupe aufbringt, wobei man einen ersten verringerten Druck an der Stelle hinter dem Aufiragspunkl des Beschichtungsmaterials anlegt, dadurch gelöst, daß man einen zweiten Druck, der niedriger als der erste verringerte Druck ist. an den seitlichen Randahschnitten des Tropfens bzw. der Raupe an dem Auftragspunkt des Bcschichlungsmatcrials auf die Bahn anlegt.

Die an den seillichen Randabschniiten des Tropfens bzw. der Raupe angelegten Drucke halten den Tropfen bzw. die Raupe stabil.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugt man außerdem einen gleichen zweites Druck an beiden seitlichen Randabsehnitten des Tropfens bzw. der Raupe. Vorteilhafierweise umgibt in der angelegte zweite Druck die seitlichen Randabschnitte des Tropfens bzw. der Raupe.

Bei einer bevorzugten Ausluhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der erste Druck und der zweite Druck in einer Vakuumkammer mit einer zentralen Kammer für den ersten Druck und einem Paar peripheren Kammern für den zweiten Druck angelegt. Zweckmäßigerweise kann hierbei der zweite Druck in peripheren Kammern, die auf den jeweiligen Seiten der zentralen Kammer angeordnet sind, oder in peripheral Kammern, die i> oberhalb der zentralen Kammer angeordnet sind, angelegt werden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ebenso, eine Vorrichtung /um Beschichten einer Bahn mit einem Beschichtungsmaterial zur Erzeugung eines Tropfens iizw. einer Raupe darauf, wobei an einem zentralen Abschnitt des Tropfens bzw. der Raupe während des Aufbringens des Beschiel« ungsmaterials ein verringerter Druck angelegt wird, wobei erfindungsgemäß weiterhin eine Einriehl ung zum Anlegen eines niedrigeren Druckes als der verringerte :i> Druck an die Randabschnitte des Tropfens bzw. der Raupe vorgesehen ist.

Bei einer bevorzugten Ausiuhrungsform der Vorrichtung umfaßt diese Einrichtung eine Vakuumkammer, die in eine zentrale Kammer und in ein Paar Seilenkammern aufgeteilt ist, die an die zentrale Kammer angrenzen. Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungsform umfaßt diese Einrichtung eine Vakuumkammer mit einer zentralen Kammer und einem Paar peripheren Kammern, die oberhalb der zentralen Kammer :? angeordnet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Diese zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer konventionellen GIcil-Tropfen- bzw. -Raupenbeschichtungsvorrichtung:

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Tropfens bzw. einer Raupe und 3ii

Fig. 3 und 4 perspektivische Ansichten von Beispielen einer erfindungsgemäßen Gleit-Tropfen- bzw. -Raupenbeschichtungsvorrichtung.

Die F i g. I zeigt eine Seitenansicht einer konventionellen Gleit-Tropfen- bzw. -Raupenbeschichtungsvorrichtung. Eine Bahn 2 wird transportiert, während sie auf einer Abwickelrolle 1 aufliegt, und eine Beschichtungsfiüssigkeit 4. die aus einem Beschichtungskopf3 vom Gleiltrichler-Typ zugeführt wird, wird in Form einer Schicht auf die Bahn 2 λ? aufgebracht, wobei ein Tropfen bzw. eine Raupe 5 entsteht (nachfolgend der Einfachheit halber stets als »Tropfen« bezeichnet, wobei dieser Ausdruck auch »Raupe bzw. Sicke« umfaßt). Eine Druckkammer 6 steht mit einem Sauggebläse in Verbindung, um den Druck hinler dem Tropfen 5 verringert zu halten.

Die Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des Tropfens. Der Innendruck des Tropfens kann als im wesentlichen einheitlich angesehen werden. Deshalb wirken auf die oberen und unteren Oberflächen des Tropfens -w die folgenden Drucke ein:

Λ-Λ,= " (2)

^Kl·

so daß gellen: __(|

P₀-r* = n{\:R„+\!R„) (3)

worin bedeuten:

P₀ = Atmosphärendruck,

P₁ = Tropfen-Innendruck.

P_h — Tropfen-Gegendruck (der Druck in der negativen Druckkammer).

σ = Oberflächenspannung der Besehiehtungsflüssigkeil.

R₀ = Krümmungsradius der oberen Oberfläche des Tropfens (das Vorzeichen isi positiv, wenn die obere «i

Oberlläche nach unten konvex ist) und
Rf, = Krümmungsradius der unteren Oberlläche des Tropfens (das Vorzeichen isl positiv, wenn die untere Oberfläche nach unten gekrümmt isl).

Wenn man berücksichtigt, daß unter den üblichen Beschichtiingsbedingungen R_n > I) und R_h> I). ergibt sich ;ius <,< der Gleichung (3)

Somit kann die Wirksamkeit des aus der obengenannten US-Patentschrift 2681294 bekannten Verfahrens theoretisch gewährleistet werden.

Wenn das Vakuum in der Druckkammer 6 in der Fig. I ansteigt, nimmt im allgemeinen die Stabilität des Tropfens zu und deshalb kann leicht eine dünne Schicht aus der Bcschichiungsflüssigkcii bei hoher Geschwindigkeit aul der Bahn erzeugt werden. Wenn jedoch das Vakuum einen bestimmten Wert überschreitet, dann kann der Tropfen reißen, indem er nach unten gezogen wird. Daher wird das am besten geeignete Vakuum in der Kammer 6 im allgemeinen empirisch aus den Versuchsergebnissen ermittelt.

Hei einer Reihe von verschiedenen Versuchen wurde nun gefunden, daß das Brechen bzw. Reißen des Tropfens an seinen Seilen beginnt, das heißt der Tropfen wird abgeschnitten, während er in der Breite schrumpft. Es ist allgemein

in bekannt, daß dann, wenn die Dicke der Seitenabschniile des Tropfens ansteigt, die Stabilität des Tropfens verbessert werden kann. Dieses Verfahren ist jedoch nicht praktikabel, weil das Ausmaß der Verluste in den Seitenabschnitten der hergestellten Bahn erhöht wird. Auch muß die Trocknungskapazitäl bis zu einem solchen Ausmaße erhöht werden, daß der dick beschichtete Abschnitt in ausreichendem Maße getrocknet werden kann.

F.rfindungsgemäß wird nun der Atmosphärendruck an den Scitenabschnitten des Tropfens erzwungenermaßen.

h relativ zu einem Alninsphärendruck, der bei Verwendung einer einzigen Vakuumkammer, wie in der US-PS 26Kl 294 beschrieben, erzeugt wird, erniedrigt, wodurch die Neigung der Seitenabschnitie des Tropfens, in der Breite zu schrumpfen, vermindert und der Tropfen selbst beim Aufbringen einer dünnen Schicht mit einer hohen Geschwindigkeit stabil gehalten wird.
Die F i g. 3 zeigt in perspektivischer Ansicht mit weggeschnittenen Teilen eine Ausführungsform einer erfindungsge-

2n mäßen Gleil-Tropfen-bzw.-Raupcnbeschichtungsvorrichlung. Inder Fig. 3 sind die durch die Bezugsziffern 1 bis 5 bezeichneten Komponenten die gleichen wie diejenigen der in Fig. 1 dargestellten konventionellen Gleit-Tropfen- bzw. -Raupenbeschichiungsvorrichiung. Das spezifische Merkmal dieser Ausführungsform beruht darauf, daß sie eine Druckkammer 6 aufweist, die verwendet wird, um den Druck hinter dem Tropfen in der konventionellen Vorrichtung verringert zu halten, wobei jedoch erfindungsgemäß die Kammer 6 in drei Kammern 6«. 6b und 6c

:? unterteilt ist. In jeder der beiden Seiienkammcrn 6r/ und 6c wird ein höheres Vakuum als dasjenige in der zentralen Kammer 6h. erzeugt.

Erfindungsgemäß werden die an die Randabschnitie des Tropfens angelegten Drucke auf einen Wert zwischen dem Vakuum in den Druckkammern 6a und 6c. die an beiden Hnden vorgesehen sind, und Aimosphärendruck eingestellt. Der Wert ist entsprechend den Vakua in den Kammern 6</ und 6c frei einstellbar. Das Vakuum in der

.κι zentralen Kammer 6/' kann unabhängig von denjenigen in den beiden F.ndkammem 6a und 6c festgelegt werden. Dadurch kann eine Beschädigung des Tropfens als Folge des höheren Vakuums in dem zentralen Abschnitt des Tropfens verhindert werden. Die Neigung zum Schrumpfen der Seitenabschnitte des Tropfens kann ebenfalls verhindert werden und der Tropfen kann stabil gehallen werden.

Die Erfindung ist auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel keineswegs beschränkt. Das heißt, die Methode der Verringerung der an die Randabschnitie des Tropfens angelegten Drucke kann in vielfältiger Weise modifiziert werden. So kann beispielsweise, wie in F i g. 4 dargestellt, das Ansaugen durch Schlitze 7 bewirkt werden, um auf wirksame Weise die an die Randabschnitte des Tropfens angelegten Atmosphärendrucke herabzusetzen. Außerdem können die negativen Druckkammern so geformt werden, daß sie die Randabschnitie des Tropfens umgeben (nicht dargestellt).

4(1 Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf das vorstehend beschriebene Gleit-Tropfen- bzw. -Raupenbeschichtungsverfahren, sondern auch auf jedes beliebige Beschichtungsverfahren anwendbar, bei dem die Bildung eines Tropfens bzw. einer Raupe wesentlich ist. Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, wird erfindungsgemäß ein Tropfen bzw. eine Raupe in dem Tropfen- bzw. Raupenbeschichtungsvcrfahren stabil gehalten. Die erfindungsgemäß erzielten Effekte sind bedeutend, wie nachfolgend angegeben:

-)? (1) der Grad der Stabilität eines Tropfens bzw. einer Raupe bei einem Tropfen- bzw. Raupenbeschichtungsverfahrens wird erhöht und dadurch kann eine stabilere Beschichtung erzielt werden;

(2) selbst wenn die Beschichtungsgeschwindigkeit geändert wird, kann der Tropfen bzw. die Raupe entsprechend der Änderung der Bcschiehuingsgesehwindigkeii stabilisiert werden und dadurch kann die Beschichtungsgeschwindigkeit erhöht werden:

5n (3) selbst wenn die Beschichumgsmcnge geändert wird, kann der Tropfen bzw. die Raupe entsprechend der Änderung der lkschichtiinssmenge stabilisier! werden und dadurch, kann die Dicke einer aufgebrachten Schicht herabgoei/i werden: und

(4) der Tropfen bzw. die Raupe kann stabilisiert werden, ohne daß die Dicke der Randabschnilte des Tropfens bzw. der Raupe erhöhl wird, und dadurch kann die Trocknungsgeschwindigkeit beträchtlich erhöhl werden.

5> Die erfindungsgemäß crzielbaren Effekte werden anhand des nachfolgend beschriebenen Vergleichsbcispiels näher erläutert.

Verglcichsbeispiel

Eine einzelne Schicht einer pholographischen F.mulsion (mil einer Viskosität von 4QmPa-S und einer Oberflächenspannung von 2K mN in wurde in Form einer Schicht auf eine Bahn aufgebracht unter Verwendung einer Glcit-Tropfcn- bzw. -Raupcnbeschichtungsvorrichtung. wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Fließgeschwindigkeit der Emulsion betrug 20cm^J cm-min. Bei variierenden Tropfen-Gegendrucken wurde die Beschichtung zuerst bei h5 niedriger Geschwindigkeit durchgeführt und dann wurde die Besehich;ungsgeschwindigkeit allmählich und kontinuierlich erhöht. Während dieses Vorgangs wurde die Beschichtungsgeschwindigkeit. bei der der Tropfen abriß (als »kritische Besehichlungsgcsehwindigkeit« bezeichnet), bestimmt. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen 1 und Il angegeben.

Tabelle I mil einer konventionellen Vorrichtung

Tropl'en-	Khlisehe	Hcseliicliliinps-	Bemerkungen
(iegcnilruck	Bcschicluungs-	nicM);e
<Λ.ι	ucscliwuuligkoil
- »:. 3 Pa	90 m min	22.2Cm¹ n\'
4¹KU Pa	150 m min	13.3 cm' nr
>W,I P.i			1 Vi i lopli'ii Im.ich
oder weniger			durch den grolicn
			CieuendiLick

Tabelle Il mit einer erfindungsgemüLien Voniehliing

Tropfen- Tropfen- Kritische Hesehiehluniis- Bemerkungen

Ciegcndruek Ciegciulruck Besehicliliings- menge

(Zentral- (beide lind- geschwindigkeit

abschnitt) abschnitte)

-392.3Pa -588.4Pa 120 m min 16.7 cm'nr

-784.5 Pa 230 m min 8.7 em¹ nr

-490.3 Pa -588.4Pa 190 m min 10.5 em¹ nr

-784.5Pa 270 m/min 7.4 cnv¹ nr

-539.4Pa Der Tiopl'en ^:?

brach

Wie ein Vergleich der Tabelle I mit der Tabelle Il /cigi. nahm die Besehiehtiingsgesehwindigkeit bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren, bei dem der verringerte 1 roplen-Gegcndruek an beiden F.ndabschnitten des Tropfens erhöht wurde, um 50 bis 100% /u gegenüber derjenigen bei dem konventionellen Beschichtungsverfahren und demgemäß war die Dicke der aufgebrachten Schicht viel geringer.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beschichten einer Bahn mittels eines Tropfens bzw. einer Raupe eines Beschichtungsmaterials. bei dem man das Beschichtungsmalerial auf die Bahn zur Erzeugung eines Tropfens bzw. einer Raupe aufbringt, wobei man einen ersten verringerten Druck an der Stelle hinter dem Auftragspunki des Beschichtungsmatcrials anlegt, dadurch gekennzeichnet, daß man einen zweiten Druck, der niedriger als der erste verringerte Druck ist, an den seitlichen Randabschnitltn des Tropfens bzw. der Raupe an dem Auftragspunkt des Beschichtungsmaierials auf die Bahn anlegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man außerdem einen gleichen zweiten Druck an beiden seitlichen Randabschnitten des Tropfens bzw. der Raupe erzeugt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und.oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der angelegte zweite Druck die seitlichen Randabschnilie des Tropfens bzw. der Raupe umgibt.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der erste Druck und der zweite Druck in einer Vakuumkammer mit einer zentralen Kammer für den ersien Druck und einem Paar periphere^ Kammern für den zweiten Druck angelegt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druck in peripheren Kammern, die auf den jeweiligen Seiten der zentralen Kamtvier angeordnet sind, angelegt vird.

O. Verfahren nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druck in peripheren Kammern, die oberhalb der zentralen Kammer angeordnet sind, angelegt wird.

7. Vorrichtung /um Beschichten einer Bahn mil einem ßcschit'htungsmatcrial zur Erzeugung eines Tropfens b/w. einer Raupe darauf, wobei an einen zentralen Abschnitt des Tropfens bzw. der Raupe während des Aufbringens des Beschiehlungsmaterials ein verringerter Druck angelegt wird, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Anlegen eines niedrigeren Druckes als der verringerte Druck an die Randabschnilte des Tropfens bzw. der Raupe.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, dall die Einrichtung umfaßt oder besteht ;<us einer Vakuumkammer (6). die in eine zentrale Kammer (6/)) und in ein Paar Seitenkaininern (6</, 6<) aufgeteilt ist. die an die zentrale Kammer (6h) angrenzen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, dab die Einrichtung umlaßt oder besteht aus einer Vakuumkammer (6) mit einer zentralen Kammer (6/)) und einem Paar peripheren Kammern (6«. 6c). die oberhalb der zentralen Kammer (6/>) angeordnet sind.